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1、本科毕业论文题目：挖掘机工作装置设计学院：机械自动化学院专业：机械工程及自动化学号： 200603130233学生姓名：汪乐指导教师：侯宇日 期：2010年6月摘要液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。 出于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作 业单位的青睐，其生产制造来了日益蓬勃发展。液压挖掘机主要由发动机、工作装置、回转装置、行走装置和、电气装置和液压系 统等部分组成。本次设计主要是关于挖掘机工作装置设计，工作装置是直接完成挖掘任 务的装置，进行工作装置的全面的通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要 的意义。本设
2、计全面收集了国内外挖掘机工作装置设计的资料，对挖掘机的各种工况进行了分析，总结了挖掘机工作装置的设计要求。分别对工作装置的各个组成部分进行了较为 详细的设计，这其中就包括了动臂，斗杆和挖斗的选型，各种组成部分尺寸的计算及它 们驱动装置的设计，驱动装置设计包括各种驱动装置的布置，行程，作用力的确定。最 后对动臂和斗杆在一些特殊工况下进行了校核。关键字：挖掘机：工作装置：动臂：斗杆：挖斗AbstractHydraulic excavator is a kind of multifunction machine used widely in construction field . It is a
3、primary kind of machine. Because of its multifunction , high quality and efficiency and various kinds , many company like to use it. Its manufacture is developing day by day.Hydraulic excavator consist of engine working equipment, rotator, walking equipment , electric control part and hydraulic syst
4、em. One main parts working equipment designing make up of this article. Working equipment is the first equipment to finish digging task. Using universal and professional excavator s working Equipment s design methhaving a study of universal design with computer is very important to the development o
5、f domestic excavatorIn this article, collect most of the world excavator working equipment designing material. Analyze various kinds of excavator working conditions. Detailed design the various comp onents of work ing device separately, in clud ing the select ion and calculati on of Boom, Stick and
6、bucket and what they drive and desig n of their drive. The desig n of drive includes determine of their arrangement and travelling and force. At last checking the in ten sity of boom and stick in some special con diti ons.Keywords : excavator, working equipment, boom, stick , bucket目录1绪论1.1.1设计选题的意义
7、1.1.2国内外液压挖掘机的发展动态和研究现状 1国外液压挖掘机的发展动态和研究现状 1国内液压挖掘机的发展动态和研究现状 21.3当前液压挖掘机存在的主要问题 31.4 本设计的主要内容及目标 4.1.4.1 设计的主要内容 4.设计的关键问题 4.设计过程中的已知参数 5.2工作装置总体方案设计6.2.1机型选择及特点分析 6.所用机型的适用范围6.2.2工作装置构成 6.2.3动臂及斗杆的结构形式的初选 8.2.3.1 动臂结构形式的初选 8.斗杆结构形式的初选8.2.4 动臂与动臂油缸的布置 8.2.5铲斗与铲斗油缸的连接方式 8.3 动臂机构参数的计算及校核 9.3.1 动臂机构参数
8、的确定 9.3.1.1 a与A点坐标的选取93.1.2 11、12 与 la 的计算9.3.1.3 141与&的计算 103.1.4 15的计算 1.1动臂其它相关尺寸的计算1.43.2动臂基本数的校核 1.4动臂机构闭锁力的校核 14当满斗处最大挖掘半径时，动臂油缸提升力矩校核 174斗杆机构参数的计算及校核 194.1斗杆参数的计算及选择应考虑的因素 194.2斗杆基本参数的确定 1.9421斗杆液压缸的最大作用力臂19及18的计算19斗杆其它相关尺的计算214.3斗杆的结构设计和强度校核 21斗杆的受力分析21第一工况位置的受力分析 21第二工况位置的受力分析 29斗杆内力图的绘制 30
9、斗杆宽度、钢板厚度、许用应力的选取 34斗杆危险截面处高度h的计算345铲斗机构的选型及基本参数的确定 .365.1铲斗的选型365.2铲斗结构基本参数的计算 37铲斗主要参数的计算 37斗形尺寸的计算37转角范围确定39铲斗机构其它基本参数的计算 396销轴与衬套的设计416.1销轴的设计416.2衬套的设计417总结427.1设计成果427.2存在不足及改进4.27.3设计展望42参考文献43致谢4.4.1绪论1.1设计选题的意义我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大 量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。因此， 可以肯定液
10、压挖掘机的发展空间很大。可以预见，随着国家经济建设的不断发展，液压 挖掘机的需求量将逐年大幅度增长。 今后几年我国液压挖掘机行业将会有一个很大的发 展，液压挖掘机的年产量将会以高于 20%的速度增长。中国挖掘机市场自1997年开始已进入了一个较快的发展时期，2001年与2000年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长 55%和56%。截止到2002年8月底全国挖掘机 的销量已超过13000台，超过了 2001年全年的销售数。2003年全国液压挖掘机的销售 量超过18000台。显然，挖掘机在整个工程机械行业中是产、 销量增长最快的机种之一。而在挖掘机中最为重要的就是关于工作装置设计，因为挖掘机的工作
11、装置能够最为 明显的体现机器的工作能力和工作寿命，所以设计工作可靠，性能好，成本低，效率高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。1.2 国内外液压挖掘机的发展动态和研究现状最早在液压挖掘机工作装置设计时，设计人员通过类比、查表、理论计算初步确定 性性能参数以后，还需要花大量的时间对设计的合理性进行分析，计算量大，而且在设 计过程中，大都选取几个特殊位置进行检讨计算，其精度当然较低。当今计算机广泛应 用于机械设计中，挖掘机工作装置设计得到了很快的发展。针对液压挖掘机工作装置的 CA软件也已经有了不少的研究。国外液压挖掘机的发展动态和研究现状国外挖掘机生产历史较长，液压挖技术的不断成熟使挖掘机得
12、到全面的发展。德国 是世界上较早开发研制挖掘机的国家，1954年和1955年德国的德马克和利渤海尔公司 分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后生产挖掘机历史最长、数量最大、品种最 多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展上起来的， 其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国是液压 挖掘机生产的后起之秀，20世纪70年代开始引进技术，由于产业政策进入国际市场， 并已挤入国际液压挖掘机的主要生产国之一。20世纪60年代，挖掘机进入成熟期，各国挖掘机制造商纷纷采用液压技术并与其 它技术相结合，使产品适应性得到了较快的发展，产品寿命和质量不断得到
13、提高，操纵 更加舒适，产品更加节能。例如美国卡特彼勒公司 1955年以后推出的300B系列液压挖 掘机，采用一种命名为maestro的系统，通过载荷传感液压装置，控制发动机的输出功 率，实现与液压泵的严格匹配。 Maestro控制面板在机型上安装两种功率模式和四种工 况状态，允许用户自行决定功率工况模式。再如韩国现代公司生产的ROBEX450-3型液压挖掘机，有四种功率模式，通过集成化的电子控制系统自动确定最佳的发动机转速和 液压泵的输出参数，使得发动机、液压泵的速度及液压用液压系统压力与实际工况相适 应，从而获得最高的生产率和最佳的燃油消耗。此种技术在日本松、日立建机、神钢、 韩国大宇重工、
14、德国的利渤海尔、英国的 JCB等到公司均得到普遍应用，代表了当代液 压挖掘机的最高水平。当前，国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方面发展。由 于使用性能、技术指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发 展单斗液压挖掘机。目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到 高效节能；应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化、模块化发展，以提高部件、 配件的可靠性，从而保证整机的可靠性；电子计算机监测与控制，实现机电一体化；提 高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，消除公害，纵观未来， 单斗液压挖掘机有以下的趋势：（1）向大型化发展
15、的同时向微型化发展。（2）更为普遍 地采用节能技术。（3）不断的提高可靠性和使用寿命。（4）工作装置结构图不断的改进， 工作范围不断扩大。（5）由内燃机驱动向电力驱动发展。（6）液压系统不断改进，液压 元件不断更新。（7）应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。（8）增大铲斗的容量， 加大功率，提高生产效率。（9）人机工程学在设计中的充分应用。国内液压挖掘机的发展动态和研究现状早在1958年国内便开始了液压挖掘机的研制开发工作，随后开发出一系列比较成 熟的产品。当时出于受配件如发动机、液压件及企业自身条件的影响，其质量和产量远 未达到应有的水平，与国外同类产品相比也存在较大差距。到了 80年代末和90年代初，世界各工业发达国家液压挖掘机技术水平得到了迅速的 提高，突出表现在追求高效率（同一机重的挖掘机功率普遍提高，液压系统流量增大作 业循环时间减小，作业效率大大提高）；高可靠性和追求司机操作的舒适性。国内原有的数家挖掘机专业生产厂为了生存和发展，利用自身的实力和丰富的挖掘机生产经验，纷纷在工厂的技术改造、试验研究、新产品开发方面下大功夫。有的新开 发的产品（也包括某些已生产多年的老产品）为了提高作业的可靠性，干脆采用了进口
